Medienos viduje esančios laisvos drėgmės garavimo teorija ir medienos džiovinimo anglies pluošto elektriniais šildymo vamzdeliais tyrimai

Pagal tai, kaip vanduo jungiasi su medžiagomis, džiovinimo mokslas medžiagas skirsto į tris kategorijas. Pirmajai kategorijai priskiriami kapiliariniai akyti kūnai, kurių matmenų pokyčiai keičiantis drėgmei yra minimalūs arba jų iš viso nėra, pavyzdžiui, koksas, medžio anglis, dirvožemis ir žvyras. Antroji kategorija - koloidai, kurių dydis ir tūris keičiasi esant drėgmei, pavyzdžiui, želatina. Trečioji kategorija - kapiliariniai porėti koloidai, kurie yra labiau paplitę ir pasižymi abiejų ankstesnių kategorijų savybėmis. Šiai kategorijai priklauso daugelis kasdien sutinkamų objektų, pavyzdžiui, mediena, oda, grūdai, maistas ir vaistiniai augalai.

Džiovinant "Rignan" medieną, ji linkusi raukšlėtis. XX a. šeštojo dešimtmečio pabaigoje mokslininkai manė, kad taip atsitiko dėl džiovinimo streso, kai pradiniuose džiovinimo etapuose paviršiaus susitraukimas buvo didesnis už vidinį susitraukimą, todėl medienoje atsirado įtampa, dėl kurios galutinis produktas susiraukšlėjo. Tačiau tolesni tyrimai parodė, kad raukšlėjimąsi lemia ne makroskopinis džiovinimo įtempimas, o mikroskopinis kapiliarinis įtempimas. Raukšlėjimasis atsiranda, kai kapiliarinis įtempimas viršija skersinio gniuždymo stiprį. Pavyzdžiui, tam tikros medienos rūšies žalios (drėgnos) būsenos gniuždymo stiprio riba yra 3,59 MPa. Raukšlėjimasis gali atsirasti, jei porų spindulys yra mažesnis nei 0,04 μm. Todėl labai svarbu suprasti staigų kapiliarinio įtempimo atsiradimą medienos viduje dėl didelio kapiliarinio vandens išstūmimo džiovinant.

Medienos viduje esančios laisvos drėgmės išgarinimo modelis yra gana nuobodus, todėl čia jo nenagrinėsiu. Vietoj to aptarsime raukšlėjimosi mechanizmą džiūstant medienai. Išstumiant laisvąją drėgmę iš medienos vidaus, pradiniuose džiovinimo etapuose būtina naudoti žemą temperatūrą. Tai paaiškina, kodėl paprastai prieš dedant medieną į džiovinimo krosnis paprastai leidžiame jai tam tikru mastu išdžiūti natūraliai. Drėgnos medienos negalima tiesiogiai dėti į džiovinimo krosnis, nes dėl to ji gali skilti ir deformuotis, o tai gali sukelti nuostolių. Įtrūkimai ir deformacijos atsiranda dėl to, kad esant aukštai temperatūrai greičiau vyksta drenažas iš didelių kapiliarų, todėl medienos pluošto viduje staiga atsiranda kapiliarinis įtempimas, viršijantis skersinio gniuždymo stiprį, ir dėl to mediena akivaizdžiai deformuojasi ir įtrūksta.

Ar, remiantis teorija, kad medienos raukšlėjimąsi lemia kapiliarinis įtempimas, pakeitus medienoje esantį vandenį mažesnį paviršiaus įtempimą turinčiais skysčiais, medienos raukšlėjimasis džiovinimo metu sumažėtų? Mokslininkai pabandė pakeisti medienoje esantį vandenį metanoliu ir etanoliu, kurių paviršiaus įtempimas yra mažesnis, ir pastebėjo, kad džiovinant medieną raukšlėjimosi reiškinys žymiai pagerėjo. Tačiau šis metodas yra ekonomiškai nepraktiškas kasdienei gamybai. Nepaisant to, šis tyrimo rezultatas patvirtina, kad medienos raukšlėjimąsi iš tiesų lemia medienos viduje esantis kapiliarinis įtempimas, ir suteikia teorinį pagrindą tolesniems tyrimams.

Eksperimentinis patikrinimas atskleidė tokį drėgmės migracijos į medieną modelį:

1. Ant medienos paviršiaus esantis laisvas vanduo ir ląstelėse esantis vanduo visiškai išgaruoja.
2. Vidinėse ląstelėse esantis laisvas vanduo kapiliarais migruoja į paviršių.
3. Paviršiuje, t. y. porose, esantis vanduo taip pat išgaruoja, todėl paviršiaus drėgmė sumažėja žemiau pluošto prisotinimo taško.
4. Medienos viduje drėgmė yra didesnė vidiniuose sluoksniuose nei paviršiuje, todėl medienos drėgmės kiekis iš vidaus į išorę pereina per gradientą.
5. Dėl drėgmės kiekio gradiento drėgmė medienoje migruoja iš didesnio į mažesnio drėgnumo vietas.

"GlobalQT" gamina anglies pluošto elektrinius šildymo vamzdžius ir atlieka mokslinius tyrimus. Norėdami gauti daugiau informacijos, apsilankykite mūsų Interneto svetainė arba susisiekite el. paštu contact@globalquartztube.com.